Die golfvoortplantingspoed kan bepaal word deur die algemene formule te gebruik:
Formule beskrywing:
v = golfvoortplantingspoed (eenhede is meter/sekonde)
T = golfperiode = die tyd wat 'n golf benodig om een golflengte te beweeg (eenhede is sekondes)
f = frekwensie = die aantal golflengtes wat gedurende een sekonde verby dieselfde punt beweeg (die eenheid is 1 / sekonde = hertz)
lambda = golflengte (eenhede is meter)
Waar kom die formule hierbo vandaan? Jy onthou waarskynlik die snelheidsformule v = s / t, waar v = snelheid, s = afstand afgelê, en t = tydsinterval. Dit is die formule vir die snelheid van 'n voorwerp, soos bestudeer in die onderwerp van lineêre beweging.
Indien aangepas by die beweging van 'n golf, is die afstand wat afgelê word identies aan die golflengte, die tydsinterval is identies aan die periode (T = 1/f) of frekwensie (f = 1/T).
Golfvoortplantingspoed op 'n tou
Golwe wat op toue of snare voortplant, is transversale golwe, bereken met die formule:
Formule beskrywing:
v = golfspoed op die tou (eenhede is meter/sekonde)
F = touspanningskrag (eenhede kg m/s)2 (ook bekend as Newton)
MJ = massadigtheid van die tou = massa per eenheidslengte van die tou (eenhede is kilogram/meter)
Gebaseer op die formule hierbo, word die gevolgtrekking gemaak dat die golfspoed op 'n tou afhang van die spanningskrag van die tou en die massa per eenheidslengte van die tou. Hoe hierdie formule verkry word, kan geleer word in die afleiding van die formule. golfvoortplantingspoed op 'n tou.
Spoed van klankgolwe
Klankgolwe is longitudinale golwe wat deur verskeie media voortplant. Daar is baie mediums waardeur klankgolwe kan beweeg, insluitend lug, water, mure, ens. Die spoed van voortplanting van klankgolwe hang af van die eienskappe van die medium waardeur hulle beweeg, net soos die spoed van voortplanting van transversale golwe in 'n tou afhang van die eienskappe van die tou.
As klankgolwe deur 'n vloeistof soos lug of water beweeg, word die spoed van klank bereken met behulp van die formule
Formule beskrywing:
v = spoed van klankgolwe
B = massamodulus
rho = digtheid
As 'n klankgolf deur 'n lang, soliede staaf voortplant, word die spoed van klank bereken met behulp van die formule
Formule beskrywing:
Y = Young se modulus
Spoed van elektromagnetiese golwe
Die spoed van elektromagnetiese golwe (die spoed van liggolwe) is 3,00 x 108 m / s.
Golfvoortplantingspoed op 'n tou
Faktore wat die spoed van transversale golwe in snare beïnvloed
Die spoed van 'n meganiese golf hang slegs af van die eienskappe van die medium waardeur dit beweeg. Die spoed van seegolwe hang af van die aard van die see, die spoed van klankgolwe hang af van die aard van die lug waardeur hulle beweeg. Net so hang die spoed van golwe in 'n tou af van die eienskappe van die tou. Om dit te verduidelik, doen eers eksperimente wat die faktore ondersoek wat die spoed van golwe op snare beïnvloed.
Gebaseer op die eksperimente wat uitgevoer is, is die gevolgtrekking gemaak dat die spoed van 'n golf op 'n tou afhang van die spanningskrag op die tou en die massa per eenheidslengte van die tou. Hoe groter die spanningskrag (hoe stywer die tou), hoe vinniger beweeg die golf. Omgekeerd, hoe groter die massa van die tou, hoe stadiger beweeg die golf.
Afleiding van die formule vir die spoed van transversale golwe in snare
Die afleiding van die formule vir golfspoed op snare is 'n wiskundige bewys van die faktore wat die spoed van golfvoortplanting op snare beïnvloed.
Beskou 'n kruin van 'n golf of puls wat na regs deur 'n tou beweeg (boonste beeld). Die beeld van die puls word vergroot, vergesel deur 'n beeld van die touspanningskrag F wat op die tou inwerk waardeur die golfpiek beweeg (onderste beeld).
Elke snaarspanningskrag (F) word in die horisontale rigting beskryf (Fx) en vertikale rigting (Fy). Beide kragte Fx het dieselfde grootte en teenoorgestelde rigtings, so hulle kanselleer mekaar uit. In plaas daarvan is daar twee F-kragtey na die middelpunt van die sirkel toe.
Die grootte van elke krag in die vertikale rigting (Fy):
Resulterende krag na die middelpunt van die sirkel
String massavergadering
Newton se tweede bewegingswet vir uniforme sirkelbeweging
Formule beskrywing:
v = spoed van die golf op die tou (m/s)
F = snaarspanningskrag (Newton)
myu = massadigtheid van die tou = massa per eenheidslengte van die tou (kg/m²)
Gebaseer op die vergelyking hierbo, kan die gevolgtrekking gemaak word dat die golfspoed eweredig is aan die spanning op die tou en omgekeerd eweredig aan die massa per eenheidslengte van die tou. Daarom, hoe stywer die tou, hoe vinniger die golf, en hoe groter die massa van die tou, hoe stadiger die golf.
